固体废物处理 5课件

固体废物生物处理技术与工程第五章生物处理技术工程应用第五章5.1固体废物的好氧堆肥资源化5.1.1微生物对固体废物的转化5.1.2堆肥的生物学原理及过程简介5.1.3堆肥技术概述及工程应用5.2固体废物的厌氧发酵资源化5.2.1厌氧发酵概论5.2.2固体废物的沼气化5.2.3固体废物的糖化5.1固体废物的生物处理技术5.1.1微生物对固体废物的转化A纤维素的生物转化纤维素纤维二糖酶纤维素酶

CO2+H2O

葡萄糖氧化酶丙酮+丁醇+乙酸+CO2+H2O丙酮－丁酸发酵丁酸发酵丙酮+丁醇+乙酸+CO2+H2C果胶质的转化果胶质+H2O原果胶酶可溶性果胶+聚戊糖果胶质是天然的水不溶性物质，它是高等植物细胞间质的主要成分。果胶、聚戊糖、半乳糖醛酸等在好氧条件下被分解为CO2+H2O；在厌氧条件下进行丁酸发酵,生成丁酸、乙酸、醇类、CO2+H2O，分解果胶质的微生物有枯草杆菌、多粘芽抱杆菌等好氧菌,蚀果胶梭菌和费新尼亚浸麻梭菌等厌氧菌和青霉、曲霉、木霉等真菌。

果胶酸+H2O聚半乳糖酶半乳糖醛酸果胶甲酯酶果胶酸+甲醇可溶性果胶+H2OD淀粉的转化淀粉广泛存在于植物种子（稻、麦、玉米）和果实中。凡是以上述物质作原料所得固体体废物均含有淀粉。淀粉是多糖,分子式为(C6H10O5)1200

,是许多异养微生物的重要能源和碳源,是一种易被生物降解的物质。

淀粉糊精酶

CO2+H2O麦芽糖麦芽糖苷酶丙酮+丁醇+乙酸+CO2+H2O丙酮－丁酸发酵丁酸发酵丙酮+丁醇+乙酸+CO2+H2葡萄糖葡萄糖苷酶

CO2+乙醇好氧分解厌氧分解E脂肪类的转化脂肪类物质是易降解的有机物。动、植物体内的脂类物主要有脂肪、类脂质和蜡质等。在微生物胞外酶、脂肪酶的作用下,脂肪类物质首先被水解为甘油(丙三醇)和脂肪酸。甘油能被环境中绝大多数微生物利用作为碳源和能源。脂肪脂肪酶+H2O甘油+高级脂肪酸类脂质磷脂酶+H2O甘油或者其他醇类+高级脂肪酸蜡质脂酶类+H2O高级醇+高级脂肪酸F蛋白质的转化蛋白质是由多种氨基酸组合而成的高分子化合物,是生物体的一种主要组成物质及营养物质。蛋白质及其分解产物广泛存在于肉类加工厂、屠宰场、制革厂、食品加工厂等排出的工业废水、生活污水及城市生活垃圾中。蛋白质蛋白酶蛋白胨蛋白胨蛋白酶（内肽酶）多肽肽酶（外肽酶）氨基酸分解蛋白质的微生物种类很多,有好氧细菌,如枯草芽抱杆菌、巨大芽抱杆菌、蜡状芽抱杆菌和马铃薯芽抱杆菌等。5.1.2堆肥的生物学原理及过程简介

堆肥原理；堆肥的生物学过程；堆肥的基本工序；影响发酵的主要因素；堆肥的工艺设备；堆肥的农业应用；补充材料；B堆肥的生物学过程堆肥物料温度变化曲线2.含水率水分是微生物生长繁殖不可缺少的，水分过多或者过少，都会影响微生物的生长及其对有机物的分解速度，在操作过程中式样锯末和树皮等低含水率物质来降低含水率，而使用污泥来增加含水率，一般调整到45％-65％。3.通风和供氧量氧气是堆肥过程中有机物降解和微生物生长所必须的保证，实际供氧量为理论的2-10倍。4.有机物含量适当有机物含量以20％-80％之间。除了上述条件外，还有哪些影响堆肥效果因素？5.物料颗粒直径：10-60毫米6.温度：55-60

◦

C7.pH：7.5-8.5D堆肥的工艺设备1.预处理设备预分选设备主要分选物预先分选设备主要分选物旋转筛分机可堆肥物，炉渣，木头纤维，纸张等半湿式分选机可堆肥物，塑料，纸张，重金属等振动筛分机风选机圆盘筛分机磁选机铁类比重分选机轻物质，金属其他分选机玻璃和干电池废物堆肥化按设备流程：进料供料设备→预处理设备→一次发酵设备→二次发酵设备→后处理设备→产品细加工设备。进料设备

经过预处理后的垃圾被送到一次发酵设备中，使发酵过程控制在适当的条件下，并使物料基本达到无害化的结果。然后，送到熟化设备即二次发酵设备中，使垃圾完全发酵腐熟。之后又通过后续处理设备对堆肥作更细致的筛选，除去杂质。必要时可采用洪干造粒，或添加化肥，制成高效复合肥等深度加工处理设备。另外，整个生产系统，还须由排出臭气的脱臭装置，污水的收集排出与处理装置，电力供应设备，控制仪器设备等组合而成。2.堆肥化设备各种箱式发酵池的性能比较2.多段竖炉式发酵塔

多段竖炉式发酵塔是立式多段发酵设备之一，整个立式设备被水平分隔成多段（层）。物料在各段上堆积发酵，靠重力从上往下移动。多段竖炉式发酵塔与污泥焚烧用的多段竖炉相似而得名。

筒仓式发酵仓为单层园筒状（或矩形），发酵仓深度一般为4–5m，大多采用钢筋混凝土结构。通常筒仓式发酵仓是一种在园筒仓的下部设置排料装置（如螺杆出料机）由仓底用高压离心机强制通风供氧，以维持仓内堆料的好氧发酵。原料从仓顶加入，为防止下料时，在仓内形成架桥起拱现象（形成穹窿），筒仓直径由上到下逐渐变大或者需安装简单的消除起拱设施。一般经过6～12d的发酵周期，由仓底出料。因此是静态式堆肥化过程。3.筒仓式发酵仓螺旋搅拌式发酵仓的示意图如下图所示。这也是动态式筒式发酵仓的一种形式。经预处理工序分选破碎的废物被运输机送到仓中心上方，靠设在发酵仓上部与天桥一起旋转的输送带向仓壁内侧均匀地加料，用吊装在天桥下部的多个螺丝钻头来旋转搅拌，使原料边混和边掺入到正在发酵的物料层内。4.水平（卧式）发酵滚筒其中典型形式为著名的达诺(Dano)式滚筒。为世界各国最广泛采用的发酵设备之一，其主要优点是结构简单，可以采用较大粒度的物料，使预处理设备简单化，物料在滚筒内反复升高、跌落，同样可使物料的温度、水分均匀化，达到曝气的目的，可以完成物料预发酵的功能。卧式达诺滚筒发酵的堆肥化系统国内100t/d生活垃圾处理厂工艺系统实例1986年，同济大学和无锡市在垃圾好氧堆肥的中试基础上共同研究，开发设计了我国第一座比较现代化的高温好氧堆肥系统–––无锡100t/d生活垃圾处理实验厂。二次发酵城市垃圾受料坑磁选、手选复式振动格筛（粗分选）一次发酵（调节水分、C/N、C/P等）进行强制通风污泥泵粪池磁

选双层滚筒筛锤式破碎大于40mm物料送填埋或焚烧（板式给料机，100t/d）去除粗大物，回收有用物质100t/6h去除大于100mm粗杂物，送填埋或焚烧车间。部分去除小于5mm的炉灰。（喷洒污水）引风、除臭（螺杆出料）回收金属图

无锡100t/d垃圾处理实验厂工艺流程框图大于12mm小于40mm的物料小于12mm的可堆肥物腐熟堆肥4.防治二次污染方法和设备除臭技术噪声的防治污水处理清洁气体法臭氧氧化法堆肥氧化吸附法安装防振板工程探测

尽管污水产量小，但仍然需要处理。总之，随着垃圾填埋场选址的困难和垃圾焚烧场尾气处理要求高，堆肥工艺显示出一定的优势。3.后处理设备分选设备造粒精化设备打包机器评价发酵设备的效率要考虑哪些因素？1.通气能力（通气方法，通气阻力，通气动力）2.动力消耗，占地面积。3.发酵时间长短，是否充分和均匀E堆肥的农业应用1.增加土壤有机质2.改善土壤结构3.提高土壤功能，促进植物生长增产肥力不高可能有有害元素投资比较高分析堆肥对土壤的作用补充材料

增加土壤中稳定的腐植质，形成土壤的团粒结构，并有一系列作用：

使土质松软，多孔隙易耕作。增加保水性、透气性及渗水性，改善土壤的物理性能；

肥料成分中氮、钾、铵等都以阳离子形态存在。由于腐植质带阴电荷，吸附阳离子，有助于粘土保住阳离子，即保住养分提高保肥能力。腐植质阳离子交换容量是普通粘土的几倍到几十倍。

腐植质有螯合作用和缓冲作用。对于作物有害的铜、铝、镉等重金属可与腐植质发生螯合反应而降低其危害程度，有利于植物生长。当土壤中腐植质多时，即使肥料施得过多或过少，也不易受到损害；即使气象条件恶化也可减轻其影响；即使其他条件稍微恶化，也能减少冲击和缓影响。如水分不足时，可防止植物枯萎，起到似类于缓冲器的作用。

堆肥是缓效性肥料。腐植化的有机物具有调节植物生长的作用，也有助于根系发育和伸长；将富有微生物的堆肥施于土中可增加土壤中微生物数量。微生物分泌的各种有效成分能直接或间接地被植物根吸收而起到有益作用，故堆肥是昼夜均有效的肥料。

堆肥是CO2的供给源。如与外界空气隔绝的密封罩内CO2气浓度低，当大量施用堆肥后，罩内较高的温度可促使堆肥分解放出CO2。

热灭活与无害化热灭活有一种温度—时间效应关系。热灭活作用是温度与时间两者的函数。一般设计认为杀灭蛔虫卵的条件也可杀灭原生动物，孢子等，故可以把蛔虫卵作为灭菌程度的指标生物（它的耐热性能与其他肠道病原体大致相当）。

总之，腐植质能改善土壤物理的，化学的，生物的性质，使土壤环境保持适于农作物生长的良好状态。腐植质又有增进化肥肥效的作用。堆肥的用途很广，既可以用作农田、绿地果园、葡萄园、菜园、苗圃、畜牧场、庭院绿化、风景区绿化、农业等的种植肥料，也可以作蘑菇盖面、过滤材料、隔音板及制作纤维板等。消灭的时间–温度温度的时间–温度微

菌温度℃时间(min)温度℃时间(min)志贺氏（杆菌）内阿米巴溶组织的孢子绦虫微球菌属化脓菌链球菌属化脓菌结核分枝杆菌蛔

虫

卵埃希氏杆菌属大肠杆菌554555505466505560很短很短101015~206060556760几秒短暂的15~30堆肥利用一览表堆肥腐熟的基本含义是：通过微生物的作用，堆肥的产品要达到稳定化、无害化，亦即是对环境不产生不良影响；堆肥产品的使用不影响作物的生长和土壤耕能力。如直观定性判断标准是不再进行激烈的分解，因此成品温度较低，呈茶褐色或黑色，不产生恶臭。手感松软易碎。为了评价堆肥装置的性能和堆肥质量，需要有更为科学的定量的判定标准。为此，国内外许多研究人员进行深入研究探讨，提出许多判定标准。堆肥腐熟度及其测定堆肥腐熟度的判定标准及分析1.化学参数法堆肥中COD、VS、淀粉、纤维素、C/N的变化过程都反映了堆肥的进程，但它们作为一种精确的质量标准是不充分的。

VS测定：方法简单、快速，但检测的专一性和灵敏度较差。因为，VS仅反映了物料中全部的挥发性固体，它不能区分易降解的、不易降解的和不可降解的有机物。而堆肥过程只与前二者有关，与第三者无关。这样，Vs的专一性就大为降低。此外，VS作为参数的灵敏度也是不够的。

化学需氧量（COD）：COD具有与VS同样的局限性。由于无法区别堆肥中易降解物和难降解物，在完全腐熟的堆肥中仍可测到相当高的值。考虑到垃圾来源的多样性，成分的复杂性以及垃圾作为一种非均相体系，在取样上的误差等问题，COD测定的灵敏度无法达到作为一项可靠的测定指标的程度。

淀粉和纤维素：淀粉和纤维素反映了堆肥中两类特殊物质。淀粉代表易降解物质，纤维素则代表了难降解物质。淀粉作为指标的缺点是垃圾中淀粉含量太低（一般在2~6%之间）。纤维素是城市固体垃圾和污泥中的主要成份之一，但它被微生物降解利用的速度相当慢。因此在反映堆肥中有机质的降解和表征腐熟度方面起不到迅速准确的作用。此外，纤维素的测定方法也太繁杂，在生产现场应用的可能性较小。

C/N比：作为腐熟度的标准，其缺点是受原料C/N影响太大。C/N的测试特别是C的测定比较困难，需要一定的测试设备和相当实验技能的分析人员，因而难以推广。其他提倡或研究过的化学参数作指标的尚有凝胶色谱法，氧化还原电位的升高，碱性基团交换量的增加，硝酸氮的生成（即氮试验法）等等，由于测试手段复杂等原因尚不宜作为通用且简便科学的判定标准。2.工艺参数法

研究过的工艺参数有堆温、物料平衡（如水分、挥发分）及耗氧速率，都具有直观、测定迅速、简便等特点，但有的指标受到某些因素的限制难以推广应用。

温度：温度对堆肥反应过程具有很好的指示功能。但从工厂实际运行情况来看，由于密封仓保温性好，堆层容积大，在堆肥实际上已稳定化时温度仍可能相当高，即不易产生一个很好的温度变化指示过程。因此还要作进一步的研究。水分物料平衡:物料平衡的判断通常利用总固体、挥发性固体、水分等基准。需要收集大量数据，难以在现场做到，又因在堆肥中微生物消化产生的水无法与物料原有水分相区分。而且，强制通风使水分的蒸发量超过产生的水量，这是堆肥系统趋向于干燥的主要原因。显然，用产生的水分作为判别依据是不充分的。而且，水分变化受原料有机物含量和温度变化的影响较大，在现场测试中很难达到表征腐熟的稳定值。

耗氧速率:

堆肥过程中，好氧微生物的主要生命活动形式为：分解有机物的同时消耗氧产生CO2，氧的消耗或CO2的产生速率（mg氧/g挥发性物质·min或mgCO2/g挥发性物质·min）标志了有机物的分解程度和堆肥反应的进行程度。因此，以氧的消耗速率或CO2生成速率作为腐熟标准是符合生物学原理的。由于耗氧速率数据测定受原料成分影响较小，只要在堆层中氧供应充分，耗氧速率的数据就比较稳定可靠，实验室测定和生产现场的测试结果相当吻合。耗氧速率的变化反映了堆肥处理的本质过程。可以建议用耗氧速率作为城市垃圾堆肥发酵稳定化的定量指标。耗氧速率作为腐熟度标准具有应用范围广之特点，可用于污泥堆肥、污泥–垃圾混合堆肥过程的腐熟度判断。堆肥腐熟度检验测定方法（1）氮试验法（a）实验原理研究表明，完全腐熟的堆肥含有硝酸氮和少量氨氮，未腐熟的堆肥则只含氨氮而不含硝酸氮。根据这一特性，可利用特定的显色反应来测试堆肥样品中是否含有氨氮和亚硝酸氮（可由硝酸氮还原产生），从而判定堆肥是否腐熟及腐熟度程度。（b）仪器及试剂采样和制取有代表性的堆肥样品；制备塑料环，玻璃皿等试验用品；配制下述试剂：

①奈氏试剂

a.制备氯化亚汞饱和溶液；b.称取溴化钾50g溶解在少量水里后，加入到氯化亚汞饱和溶液内，使变成溴化亚汞（到溶液略显浑浊为止）；c.量取50%KOH溶液400mL，加到上述溶液中，并稀释到1L，充分混合匀后保存在聚乙烯瓶内（使用时用其上清液）。②格氏试剂

a.称0.2g1–萘胺（α–萘胺）溶解于500mL20%醋酸水溶液中；b.称3g对氨基苯磺酸溶解于500mL20%醋酸水溶液中。格氏试剂是上面两种溶液的混合液，平时应在冰箱中分开保存。③还原剂：将干燥到150℃的X线造影用BaSO495g，锌粉末5g及MnSO4·H2O10g，混匀后装入瓶内备用。

c）测定步骤

取样与加湿操作将堆肥试样采集到器皿内，边加水边用勺压紧试样到表面上少许水渗出为止。将直径9cm的滤纸一张裁成两半并排放在玻璃板上，其上再铺一张未切开的同样直径滤纸，再将外径8cm，高4cm的塑料环压在纸上。向环内装入调湿后试样，用勺挤压塞紧使其下面滤纸均被润湿后，将上层滤纸连环和试样一块移走，露出下层滤纸。在其中半张滤纸上滴加7滴奈氏试剂，观察颜色的变化。如果滤纸呈现黄色或黄褐色，就表示有氨存在。在另外半张滤张上加7滴格氏试剂（两种溶液各滴7滴相混），具体方法是将滤纸的一头揭起后再滴下试剂。放下滤纸后，如果染上红色，就表示试样中有亚硝酸盐存在。若滤纸未呈现红色，可将少量还原用粉剂撤在滤纸表面，如果试样内有硝酸盐存在，可被还原成亚硝酸盐，过一会儿就会出现红色。（d）分析讨论

根据以上三组试剂显色反应，可以判断试样中氮的存在形式，以进而判断堆肥的腐熟度：完全腐熟的堆肥应含有硝酸盐和很少的氨氮，没有腐熟的堆肥应含有氨而不含硝酸盐；如果两者都存在较多时，可能取的试样是腐熟堆肥和未熟堆肥的混合物；如果硝酸盐及氨都很少或不存在，则表示堆肥处于氮被固定在活性微生物蛋白质内的中间腐熟阶段。由于氨试验法的局限性，仅能作定性判定指标，有条件时须配合应用其他试验方法（2）耗氧速率法（a）测定原理

高温好氧堆肥是通过好氧微生物在有氧的条件下分解有机物，从而使堆肥物质逐渐稳定腐熟的生物化学过程，耗氧速率曲线表明其变化由低至高再下降，然后趋于稳定，与微生物的活动过程相一致。因此，耗氧速率可看作是堆肥微生物活动的宏观标志。（b）方法

通过测氧枪和微型吸气泵将堆层中的气体抽吸至O2/CO2测定仪，由仪器自动显示堆层氧或二氧化碳浓度在单位时间内变化值，以了解堆肥发酵程度和腐熟情况。为了测定的准确性，可同时对堆层的不同层次，不同点进行测定。试验采用的耗氧速率是相对耗氧速率ΔO2%/min（即单位时间内氧在气体中体积浓度%减少值）。相对耗氧速度具有直观、简单，在工程中实用等优点。但当堆肥化物料中空隙率或颗粒直径相差很大时，测定结果误差较大。故也可用真实耗氧速率来表示，两者关系为：RO2=rO2[ΔO2]×（ε×273×10）/22.4×(273+t)式中RO2—真实耗氧速率，mole/m3堆层·min；rO2—相对耗氧速率；ε—堆层空隙率；t—堆层温度。要求真实耗氧速率需先测知堆层的空隙率ε。在一次发酵末期，耗氧速率趋于平稳，此时堆温已开始下降，二次发酵期，耗氧速率变化不大，总体呈下降趋势。当堆肥稳定时，相对耗氧速率基本稳定在0.02ΔO2%/min左右，可由此判断堆肥的腐熟度。对于所有微生物来说，凡是生活时需要氧气的都可以称为好氧微生物，只有在无氧环境中才能生长的称为厌氧微生物，在无氧和有氧的环境中都能生活的统称为兼氧性微生物。微生物类型好氧处理和厌氧处理比较好氧生物处理提供游离氧的条件，以好氧微生物为主使有机物降解、稳定的无害化处理方法。固体废物中存在的各种有机物作为微生物的营养源，经过一种生化反应，逐级释放能量，最终转化成分子量小，能位低物质而稳定下来，达到无害化的要求。厌氧生物处理没有游离氧的情况下，以厌氧微生物为主对有机物进行降解、稳定的一种无害化处理。在这种厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单、稳定的化合物，同时释放能量（以CH4形式出现），仅少量有机物被转化、合成新细胞。5.1.3堆肥技术以及工程应用

堆肥化

随着生产力发展和科技进步，堆肥化技术已得到不断改进。一方面，人工堆肥是有机肥，对改善土壤性能与提高肥力维持农作物长期的优质高产方面都是有益的，是农业、林业生产需要的。另一方面，各国有机固体废物数量逐年增加，需要对其处理的卫生要求也日益严格，从节省资源与能源角度出发，有必要把实现有机固体废物资源化作为固体废物无害化处理、处置的重要手段。

堆肥的要求好氧堆肥化工艺过程

国内几种堆肥技术

堆肥工艺的分类堆肥的原料很广泛，有城市生活垃圾，由纸浆厂、食品厂等排水处理设施排出的污泥及下水污泥，粪尿消化污泥、家畜粪尿、树皮、锯末、糠壳、秸杆等等。在我国堆肥主要原料是生活垃圾与粪便的混合物。也有的是城市垃圾与生活污水污泥的混合物。城市生活垃圾是最主要的原料，但其中可堆肥物数量，碳氮比，水分等等常常不能满足要求，需要进行适当的预处理。配入粪便或某些污泥可以有效地调整碳氮比和水分，并能得到氮、磷、钾含量较高的有机肥。此外不少农业废物也是堆肥的重要原料。

A原料的要求堆肥的要求

密度：适用于堆肥的垃圾密度一般为350~650kg/m3；组成成分（湿重）%：堆肥原料必须按下表分类统计各组成成分，其中有机物含量不少于20%；含水率：适合堆肥的垃圾含水率为40%~60%；碳氮化（C/N）：适合堆肥的垃圾碳氮比为20：1～30：1。

我国实施的城镇建设业标准，[CJ/T3059–1996]“城市生活垃圾堆肥处理厂技术评价指标”中规定，堆肥原料特性有：易腐物灰渣，mm废品成分动物性植物性渣砾≥15灰土<15纸类布类塑料金属玻璃含量%B堆肥产品质量及卫生要求堆肥产品质量（以干基计）

粒度：农用堆肥产品粒度不大于12mm，山林果园用堆肥产品粒度不大于50mm；含水率：≤35%；pH值：6.5~8.5；全氮（以N计）：≥0.5%；全磷（以P2O5计）：≥0.3%；全钾（以K2O计）：≥1.0%；有机质（以C计）：≥10%；重金属含量：总镉（以Cd计）≤3mg/kg；总汞（以Hg计）≤5mg/kg；总铅（以Pb计）≤100mg/kg；总铬（以Cr计）≤300mg/kg；总砷（以As计）≤30mg/kg。C无害化卫生要求堆肥温度（静态堆肥工艺）：>55℃持续5d以上。蛔虫卵死亡率：95%~100%；粪大肠菌值：10–1~10–2

；好氧堆肥化无害化工艺条件。根据上述热灭活概念分析可得出理论上好氧堆肥无害化工艺条件如下：堆层温度55℃以上需维持5-7天；堆层温度70℃则需维持3-5天。即堆肥温度较高维持时间较短时，可以达到同样的无害化要求。固体废物堆肥化历史悠久，其工艺发展至今已形成多种方式，大致有如下分类与发展趋势：厌氧堆肥化→好氧堆肥化；露天堆积(敞开式)→封闭式；无发酵装置→有发酵装置。

人工土法→机械化；慢速→半快速→快速；静态发酵→动态发酵；堆肥工艺的分类

图

无发酵装置发酵法通过空气流通和翻动供氧（传统）的最终产物沿料堆长度方向的周期翻动混合物料强行供氧通风（a）搅拌式固体床完成发酵的最终产物由垛内卸下强行供氧放在堆中的混合物料完成批量循环条垛（b）固定式固体床（强制通风）

显然快速有发酵装置机械化（动态）好氧堆肥化是最先进的，具有堆肥周期短（3-7天），物料混合均匀，供氧效果好，机械化程度高，便于大规模连续操作运行等特点。特别用在产生大量城市垃圾的大城市堆肥化系统是很有前途的。当前，国内外运用最广的堆肥化方式是快速高温二次发酵堆肥化工艺。适合于有机污泥堆肥化系统的两种条垛式工艺流程如下：1.

搅拌翻堆条垛式发酶工艺在条垛式堆肥化系统中，物料以垛状堆置，可以排列成多条平行的条垛，在大规模的条垛系统中，对垛的翻动是通过可移动翻堆设备来进行的。条垛的断面形状可以是长方形、不规则四边形和三角形，具体采用哪种断面形状取决于堆肥化物料的特性和用于翻堆的设备。条垛式系统用于各种有机污泥的堆肥化是很有效的。由于条垛式堆肥化采用了机械化操作，因而生产率高，成本低，但占地面积较大。对于温度较高的有机物采用条垛式方法堆肥，必须掺进一部分干燥的回流堆肥产物，掺入量以混合后物料含水量≤60%为宜。堆成垛后，其形状不易变化，而且由于物料的松散性和多孔性大大改善，使得翻堆更有效地促进空气交换。将碎木块、木屑、禾杆或稻壳之类的调理剂同脱水污泥进行混合(此时加与不加干堆肥化产物都可)，也能达到上述同样的效果。该发酵工艺流程图可示意如下：

用条垛式方法生产堆肥的一次发酵周期通常约3~4周，在有利的气候条件下，一般能使最终堆肥的固体含量达到60~70%。2.强制通风式固定垛发酵工艺

强制通风式固定垛发酵工艺与前者不同之处在于物料堆肥化过程中不进行翻堆，供氧是通过机械抽风使空气渗透到料堆内部来实现。此外，在堆肥化供料中不采用回流堆肥，而主要在脱水污泥中以加入木屑之类膨胀剂来调整湿度和改善物料的松散性。污泥与木屑的容积比一般为1:2~1:3。其垛堆步骤如下：将污泥与膨胀剂混合；将木屑或其他膨胀剂沿多孔通风管铺开；将污泥与木屑的混合物在备用的床上堆成有一定深度的垛体；将垛的表面覆盖一层过筛的或半过筛的堆肥物；将风机与通风管连接起来。从风机出来的气体应先脱臭后再排入大气。通常用熟堆肥来进行过滤脱臭。通风垛堆的停存时间一般是三周。干化可在堆肥化期间通过保持大风量或在贮料堆中强制通风来完成，也可以辅成长条进行露天风干。现代化堆肥生产、通常由前（预）处理，主发酵、后发酵、后处理、脱臭及贮存等工序组成。（a）前处理采取破碎、分选等预处理方法去除粗大垃圾和降低不可堆肥化物质含量，并使堆肥物料粒度和含水率达到一定程度的均匀化。因为要考虑到保持一定程度的孔隙率与透气性能，以便均匀充分地通风供氧，适宜的粒径范围是12~60mm，最佳粒径需视物料物理而定。当以人畜粪便，污水污泥饼等为主要原料时，由于其含水率太高等原因，前处理的主要任务是调整水分和碳氮比，有时需添加菌种和酶制剂，以促进发酵过程正常进行。好氧堆肥化工艺过程降低水分增加透气性、调整碳氮比的主要方法是添加有机调理剂和膨胀剂。所谓“调理剂”是指加进堆肥化物料中干的有机物，借以减少单位体积的重量并增加与空气的接触面积，以利于好氧发酵，也可以增加物料中有机物数量。理想的调理剂是干燥的，较轻而易分解的物料。常用的有木屑、稻壳、禾杆、树叶等等；所谓“膨胀剂”是指有机的或无机的三维固体颗粒，当它加入湿堆肥化物料中时，能有足够的尺寸保证物料与空气的充分接触，并能依靠粒子间接触起到支撑作用，普遍使用的膨胀剂是干木屑，花生壳、厂矿成粒状的轮胎，小块岩石等物质。（b）主发酵主发酵主要在发酵仓内进行，靠强制通风或翻堆搅拌来供给氧气，供给空气的方式随发酵仓种类而异。在发酵仓内，由于原料和土壤中存在的微生物作用而开始发酵，首先是易分解物质分解，产生二氧化碳和水，同时产生热量使堆温上升。这时微生物吸收有机物的碳、氮等营养成分，在合成细胞质自身繁殖的同时，将细胞中吸收的物质分解而产生热量。发酵初期物质的分解作用是靠嗜温菌（生长繁殖最适宜温度为30~40℃）进行的。随着堆温的升高，最适宜温度45~65℃的嗜热菌取代了嗜温菌，能进行高效率的分解。氧的供应情况与保温床良好程度对堆料的温度上升有很大影响。如堆肥化过程原理中所述，后面将进入降温阶段。通常将温度升高到开始降低为止的阶段，称为主发酵期，以城市生活垃圾为主体的城市固体废物好氧堆肥化的主发酵期约为4~12d。（c）后发酵

经过主发酵的半成品被送去后发酵。在主发酵工序尚未分解的易分解及较难分解的有机物可能全部分解，变成腐植酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥成品。后发酵也可以在专设仓内进行，但通常把物料堆积到1~2米高度，进行敞开式后发酵，此时要有防止雨水的设施。为提高后发酵效率，有时仍需进行翻堆或通风。

后发酵时间的长短，决定于堆肥的使用情况。例如堆肥用于温床（能利用堆肥的分解热）时，可在主发酵后直接利用。对几个月不种作物的土地，大部分可以使用不进行后发酵的堆肥，即直接施用堆肥，而对一直在种作物的土地，则有必要使堆肥的分解进行到能不致夺取土壤中氮的稳定化程度（即充分腐熟）。后发酵时间通常在20~30天以上。显然，不进行后发酵的堆肥，其使用价值较低。（d）后处理

经过二次发酵后的物料中，几乎所有的有机物都变细碎和变了形，数量也减少了。然而，在城市固体废物发酵堆肥时，在前处理工序中还没有完全去除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等杂物依然存在，因此，还要经过一道分选工序以去除杂物，可以用回转式振动筛，振动式回转筛，磁选机，风选机，惯性分离机、硬度差分离机等预处理设备分离去除上述杂质，并根据需要进行再破碎。并根据需要（如：生产精制堆肥）进行再破碎。后处理工序除分选，破碎设备外，还包括打包装袋、压实选粒等设备，在实际工艺过程中，根据实际需要来组合后处理设备。（e）除臭处理

在堆肥化工艺过程中，每个工序系统有臭气产生，主要有“氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类”等，必须进行脱臭处理。去除臭气的方法主要有化学除臭剂除臭；水、酸、碱水溶液等吸收剂吸收法；臭氧氧化法；活性炭、沸石、熟堆肥等吸附剂吸附法等等。其中，经济而实用的方法是熟堆肥氧化吸附除臭法。将源于堆肥产品的腐熟堆肥置入脱臭器，堆高约0.8~1.2m，将臭气通入系统，使之与生物分解和吸附及时作用，其“氨、硫化氢”去除效率可达98%以上。也可用特种土壤（如鹿沼土，白垩土等）代替堆肥，此种设备称土壤脱臭过滤器。（f）贮存堆肥的供应期多半是集中在秋天和春天（中间隔半年）。因此，一般的堆肥化工厂有必要设置至少能容纳6个月产量的贮藏设备。堆肥成品可以在室外堆放，但此时必须有不透雨水的覆盖物。贮存方式可直接堆存在二次发酵仓内，或袋装后存放。加工、造粒、包装可在贮藏前也可在贮存后销售前进行。要求包装袋干燥而透气，如果密闭和受潮会影响堆肥产品的质量

国内不同堆肥处理技术的区别主要在于：①有无预处理系统及预处理设备的组合形式；②有无发酵仓及仓的结构形式差异；③一次发酵的进料及出料方式及设备；④后处理系统的完善程度；⑤堆肥产品的质量及使用对象。

国内几种堆肥技术分

选破

碎发酵设备发酵设备发酵设备破

碎分

选分

选破

碎分

选发酵设备分选破碎(半湿式破碎分选)发酵设备第一种：杭州市机械化堆肥处理技术发酵仓出料机械较先进，半动态堆肥化能缩短发酵周期是该工艺的重要特点，其它工艺特点有：热量利用好，温度自下而上地依次传递，损失少。在高寒地区生产堆肥时，如果采用静态间歇式堆肥，腐熟垃圾出仓后，新装入垃圾升温困难。该堆肥生产过程，就可以解决高寒地区堆肥生产升温困难的问题。发酵仓内堆肥物的翻堆是随出料机的转动出料和堆肥物的自上而下塌落完成的，无需外加动力，故节省能源。该发酵仓堆肥物发酵均匀，可避免静态堆肥中出现的“死角”或“夹生”现象。该发酵仓在堆肥过程中，由于连续进出料，有利于微生物接种，发酵升温快，也有利于引入(或培植)微生物新菌种，使之优化。

第二种：武汉市机械化堆肥处理技术武汉市生活垃圾堆肥厂设在北郊塔子湖边。该工艺采用先发酵，后分选的工艺。设备投资及操作费用低，且全料进仓发酵，从无害卫生化角度看比较有利，但发酵仓容积的有效利用率及堆肥产品降解率较低。第三种：上海安亭机械化堆肥处理技术该处理系统工艺流程框图所示。整个工艺由五个系统组成：①堆肥发酵仓；②机械通风系统；③水份调节系统；④输送系统；⑤机械筛分-破碎系统。该工艺特点是：日处理量大，达300t/d。原料供给靠船队输送并配以桥式起重运输系统。由于输送系统特殊，故投资较国内其他处理厂高。该工艺采取不预筛分破碎的工艺方法，故未设前处理工艺，但对堆肥产品后处理工序设置了有效的机械筛分-破碎系统。已达到工业性生产水平。第四种：天津大港机械化堆肥处理技术

天津大港机械化堆肥处理技术(即LD50-100型生活垃圾堆肥生产线)整条工艺路线分为前处理、发酵、后处理三大工序。该工艺特点：前处理工序主要采用机械化程度较高的生活垃圾处理专用设备。发酵工序分为两个阶段：一次发酵为好氧发酵阶段，通过微生物的自然分解以达到消灭病菌的目的。二次发酵工序为厌氧发酵阶段，使一次发酵过程中未能降解的可堆肥物进一步腐熟。后处理工序通过精筛和去石工艺，可进一步去除杂质提高堆肥质量，精堆肥可以进一步添加不同比例的氮、磷、钾、无机肥料及微量元素，制成适于不同作物生长的专用有机复合肥料，售价可以随着堆肥所含营养成分的比例成倍的增长，具有较好的市场前景。第五种：鸡西简易高温堆肥处理技术鸡西市属辽宁省，依据东北冬夏温差大的特点，首创了两套发酵工艺流程。即夏季炎热，垃圾、粪便易造成城市环境的污染。迅速解决垃圾、粪便的无害化处理是垃圾处理的关键。为此，采用垃圾先分选、破碎，然后与粪便混合进行好氧发酵的无害化处理。而在冬季，由于气候寒冷，最低气温可达-38℃。冬季的垃圾、粪便对环境污染较夏季已显得不很突出，为此，采用了垃圾、粪便先厌氧发酵六个月(11月至第二年4月)后再分选、破碎的工艺。（a）夏季堆肥工艺工艺设备有板式给料机、生活垃圾筛选机、卧式破碎机及混合搅拌机。一次发酵采用敞开式，有1.5m高围墙的发酵场地(共建有两座发酵场，容积各为1500m3)。在发酵场内进行垃圾粪便混合物料条垛式堆肥化。平时堆料用塑料薄膜覆盖，定期进行装载机机械翻堆，以保证好氧发酵条件(物料间氧含量可大于10%)。一次发酵10d，达到无害化。二次发酵20d，可基本腐熟。夏季堆肥工艺流程图经多年探索及实践经验，该工艺采用将城市生活垃圾及粪便按7:3混合，堆制成长10m、宽8m、高2m的堆体，发酵10d取出一部分作为热源，再覆盖以新的垃圾及粪便(垃圾和粪便的比7:3)堆制成同上大小的堆体，发酵期从当年的11月份至第二年的4月份，共6个月。然后将腐熟后垃圾肥进行筛分、破碎，直接出售。筛分、破碎是利用夏季适用的垃圾处理机械设备。对厌氧堆肥化进行温度跟踪监测，证明堆温能够升到55~60℃左右，达到无害化工艺要求。

冬季堆肥工艺流程方框图填埋场垃圾、粪便混合堆放机

械混

堆厌氧发酵6个月板

式给料机垃

圾筛选机皮

带输送机皮

带输送机出

售粉碎机堆肥场A上海市垃圾堆肥发酵系统B无锡市城市垃圾堆肥发酵系统无锡市城市垃圾堆肥发酵系统略图C宜宾市城市垃圾的堆肥发酵系统D美国Metro堆肥化系统（德克萨斯州休斯顿360/吨）EConservit型堆肥发酵系统F家畜粪尿堆肥化发酵系统H城市垃圾下水污泥堆肥化系统G固体废物极高温堆肥化系统A厌氧发酵阶段以及影响因素B厌氧发酵工艺C厌氧发酵设备5.2固体废物的厌氧发酵资源化5.2.1厌氧发酵概论A厌氧发酵阶段纤维素，淀粉，脂肪，蛋白质。发酵细菌单糖，肽，氨基酸，脂肪酸和甘油，低级挥发性脂肪醇类中性化合物。液化阶段CO2，CH4CO2，H2，CH4，甲醇，甲酸和乙酸醋酸分解菌产酸阶段产甲烷阶段甲烷细菌B厌氧发酵工艺1.高温发酵工艺高温发酵细菌培养高温的维持原料的投入和排出发酵物料的搅拌2.自然温度发酵工